Номер 2, страница 189 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какую силу называют силой Лоренца?

2. Силой Лоренца называют силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Эта сила является векторной суммой двух сил: силы, действующей на заряд со стороны электрического поля (электрическая составляющая), и силы, действующей на движущийся заряд со стороны магнитного поля (магнитная составляющая).

Полное выражение для силы Лоренца в векторной форме выглядит так:

$\vec{F} = \vec{F}_э + \vec{F}_м = q\vec{E} + q[\vec{v} \times \vec{B}]$

где $\vec{F}$ – полная сила Лоренца, действующая на частицу; $q$ – электрический заряд частицы; $\vec{E}$ – вектор напряженности электрического поля в точке, где находится частица; $\vec{v}$ – вектор скорости движения частицы; $\vec{B}$ – вектор магнитной индукции в точке, где находится частица; а $[\vec{v} \times \vec{B}]$ – это векторное произведение векторов скорости и магнитной индукции.

Рассмотрим составляющие силы Лоренца.

Электрическая составляющая $\vec{F}_э = q\vec{E}$. Эта сила действует на любой заряд, находящийся в электрическом поле, независимо от того, движется он или покоится. Направление силы совпадает с направлением вектора $\vec{E}$ для положительного заряда ($q>0$) и противоположно ему для отрицательного заряда ($q<0$).

Магнитная составляющая $\vec{F}_м = q[\vec{v} \times \vec{B}]$. Эта сила действует только на движущийся заряд в магнитном поле. В школьном курсе физики часто именно эту составляющую называют силой Лоренца, рассматривая случай отсутствия электрического поля.

Модуль магнитной составляющей силы Лоренца определяется формулой:

$F_м = |q|vB\sin\alpha$

где $\alpha$ – угол между вектором скорости $\vec{v}$ и вектором магнитной индукции $\vec{B}$.

Направление магнитной составляющей силы Лоренца всегда перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы скорости $\vec{v}$ и магнитной индукции $\vec{B}$. Его можно определить с помощью правила левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входил в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца. Если заряд отрицательный, то направление силы будет противоположным.

Важной особенностью магнитной составляющей силы Лоренца является то, что она всегда перпендикулярна скорости частицы. Следовательно, эта сила не совершает работы ($A = 0$) и не изменяет кинетическую энергию и модуль скорости частицы. Она лишь изменяет направление движения, заставляя частицу двигаться по криволинейной траектории (например, по окружности или винтовой линии).

Ответ: Силой Лоренца называют силу, действующую на движущуюся в электромагнитном поле заряженную частицу. Она равна векторной сумме силы, действующей со стороны электрического поля ($\vec{F}_э = q\vec{E}$), и силы, действующей со стороны магнитного поля ($\vec{F}_м = q[\vec{v} \times \vec{B}]$). В более узком смысле (часто используемом в школьном курсе) силой Лоренца называют только ее магнитную составляющую, модуль которой равен $F_м = |q|vB\sin\alpha$.